전호 코일 또는 페터슨 코일

지하 고전압 및 중전압 전력망에서는 항상 도체에서 지구로 유입되는 상당한 충전 전류가 흐릅니다. 이는 지하 케이블의 절연체 사이에 있는 유전체 절연 때문입니다. 3상 시스템에서 어느 한 상에서 지구 결함이 발생하면 시스템의 충전 전류는 이상적으로 각 상의 정격 충전 전류의 3배가 됩니다. 이 더 큰 충전 전류는 결함 지점을 통해 지구로 다시 흘러들어가고, 그 결과 아크가 발생합니다. 지구 결함 동안의 큰 용량성 충전 전류를 최소화하기 위해 별점과 지구 사이에 하나의 인덕터 코일을 연결합니다. 결함 동안 이 코일에서 생성된 전류는 같은 순간의 케이블 충전 전류와 반대 방향이므로, 시스템의 충전 전류를 중립화합니다. 적절한 인덕턴스를 가진 이 코일은 Arc Suppression Coil 또는 Petersen Coil로 알려져 있습니다.

그림 1에서 3상 균형 시스템의 전압이 표시되어 있습니다.

지하 고전압 및 중전압 케이블 네트워크에서는 각 상에서 도체와 지구 사이에 항상 용량성이 존재합니다. 이 때문에 항상 각 상에서 지구로 향하는 용량성 전류가 흐릅니다. 각 상에서 용량성 전류는 해당 상 전압보다 900만큼 앞서게 됩니다. 그림 2에서 보여주듯이.

이제 시스템의 노란색 상에서 지구 결함이 발생했다고 가정해봅시다. 이상적으로, 노란색 상의 전압, 즉 노란색 상 대 지구 전압은 0이 됩니다. 따라서 시스템의 중립점은 노란색 상 벡터의 끝으로 이동하게 됩니다. 그림 3에서 보여주듯이. 결과적으로 건전한 상(빨간색과 파란색)의 전압은 원래 값의 &sqrt;3 배가 됩니다.

자연스럽게, 각 건전한 상(빨간색과 파란색)의 대응하는 용량성 전류는 그림 4에서 보여주듯이 원래 값의 &sqrt;3 배가 됩니다.

이 두 용량성 전류의 벡터 합, 즉 결과값은 3I가 됩니다. 여기서 I는 균형 시스템에서 각 상의 정격 용량성 전류로 간주됩니다. 즉, 시스템의 건전하고 균형 잡힌 상태에서, IR = IY =
IB = I.

이는 아래의 그림 5에서 설명되어 있습니다.

이 결과 전류는 아래에서 보여주듯이 결함 경로를 통해 지구로 흘러갑니다.

이제, 시스템의 별점 또는 중립점과 지구 사이에 적절한 인덕턴스 값을 가진 하나의 인덕터 코일(일반적으로 철심 인덕터가 사용됨)을 연결하면 시나리오가 완전히 바뀝니다. 결함 상태에서, 인덕터를 통한 전류는 결함 경로를 통한 용량성 전류와 크기와 위상이 정확히 반대가 됩니다. 인덕터 전류도 시스템의 결함 경로를 따릅니다. 용량성 전류와 인덕터 전류가 결함 경로에서 서로 상쇄되므로, 지하 케이블의 용량성 작용으로 인한 결함 경로를 통한 결과 전류는 없습니다. 이상적인 상황은 아래의 그림에서 설명되어 있습니다.

이 개념은 1917년 W. Petersen에 의해 처음 구현되었으며, 이것이 Petersen Coil로 알려진 이유입니다.
지하 케이블링 시스템에서는 결함 전류의 용량성 구성 요소가 높습니다. 지구 결함이 발생하면, 결함 경로를 통한 이 용량성 전류의 크기는 건전한 상의 정격 상 대 지구 용량성 전류의 3배가 됩니다. 이로 인해 시스템의 전류의 영점 교차가 전압의 영점 교차에서 크게 이동하게 됩니다. 이러한 높은 용량성 전류가 지구 결함 경로에 존재할 때, 결함 위치에서 일련의 재발생이 발생할 수 있습니다. 이는 시스템에서 원치 않는 과전압을 초래할 수 있습니다.
Petersen Coil의 인덕턴스는 용량성 전류를 정확히 중립화할 수 있는 인덕터 전류를 생성하도록 선택하거나 조정됩니다.
3상 지하 시스템을 위한 Petersen Coil의 인덕턴스를 계산해보겠습니다.

그런데, 시스템의 각 상에서 도체와 지구 사이의 용량을 C 패라드라고 가정해봅시다. 그러면 각 상의 용량성 누설 전류 또는 충전 전류는

따라서, 단일 상 대 지구 결함 동안 결함 경로를 통한 용량성 전류는

결함 후, 별점은 결함 지점으로 중립점이 이동하므로, 인덕터에 걸리는 전압은 Vph가 됩니다. 따라서, 코일을 통한 인덕터 전류는

이제, 3I 값의 용량성 전류를 상쇄하기 위해, IL은 크기가 같아야 하지만 전기적으로 180o만큼 떨어져 있어야 합니다. 따라서,

시스템의 설계 또는 구성을 변경(길이, 단면적, 두께, 절연재질 등)할 때, 코일의 인덕턴스는 그에 따라 조정되어야 합니다. 그래서 종종 Petersen Coil은 탭 변경 장치를 제공합니다.

Statement: 원문을 존중하며, 좋은 기사들은 공유할 가치가 있으며, 저작권 침해가 있다면 삭제를 요청하세요.